Reactive Distill

7/30/2019 Reactive Distill

1/30

Reactive Distillation

Anggota kelompok:

Eddie Sandjaya P (36673)

Rizky Laksono(36424)

Uki Bilal (36570)

Jerry Buryman(36293)


2/30

Background


3/30

Distilasi

Metode pemisahan bahan kimia berdasarkan perbedaan

kecepatan atau kemudahan menguap (volatilitas)

bahan.

Campuran zat dididihkan sehingga menguap, dan uap ini

kemudian didinginkan kembali ke dalam bentuk cairan.

Zat yang memiliki titik didih lebih rendah akan menguap

lebih dulu.

Penerapan proses ini didasarkan pada teori bahwa pada

suatu larutan, masing-masing komponen akan menguap

pada titik didihnya.


4/30

Reactive Distillation

Reactive distillation adalah kombinasi dari reaksi kimia

dengan distilasi dalam satu unit alat.

Awal ditemukannya pada tahun 1921, kemudian

dilakukan riset lagi lebih mendalam sejak tahun 1980andalam berbagai aspek, seperti; modelling, sintesis

proses, dan bahan material kolom dan isian kolom.


5/30

Distillation vs. Reactive

Distillation


6/30

Sejarah Perkembangan

Reactive Distillation Perusahaan DuPont mereaksikan Dimethyl

terrepthalate dengan etilen glikol dalam sebuah

kolom distilasi untuk menghasilkan methanol dan

ethylene terrepthalate.

Reaktan diumpankan ke tengah kolom dimana reaksi

reversible terjadi.

Methanol yang titik didihnya rendah (lebih volatif)

menguap keluar dari atas kolom.

Ethylene terephthalate yang titik didihnya tinggi

keluar dari bawah kolom.

Pengeluaran produk dari zona reaksi menggeser

reaksi ke arah produk.


7/30

Sejarah Perkembangan

Reactive Distillation Engineer pada Eastman Chemical mempublikasikan

sebuah paper yang sangat berpengaruh. Paper inimeningkatkan minat dan ketertarikan para engineerdan scientist pada reactive distillation.

Kolom reactive distillation yang didesain olehEastman Chemical mempunyai aliran umpan berupamethanol dan asam asetat. Methanol yang lebihvolatile dibandingkan dengan asam asetatdimasukkan pada bagian kolom yang lebih rendah.Asam asetat yang lebih berat dimasukkan padabagian kolom yang lebih tinggi. Sehingga methanolakan naik keatas dan asam asetat akan turunkebawah dan keduanya bereaksi membentuk metilasetat dan air. Metil asetat adalah komponen yangpaling volatile dalam sistem sehingga akan bergerakke arah aliran uap (ke bagian atas kolom).


8/30

Dasar-dasar Proses


9/30

Dasar-dasar Proses

Reactive Distillation1. Konsep Kesetimbangan

Reactive distillation biasanya dilakukanpada reaksi fase cair reversible. Reaksi

reversible secara umum adalah sebagai

berikut :

Pada reaksi reversible,titik kesetimbangan

bergeser ke kiri ketika produk sudah

terbentuk :
http://4.bp.blogspot.com/_9V-jPiDmkp4/Sfhuas8v8oI/AAAAAAAAAAs/kj0sZlPruPI/s1600-h/ab2.JPGhttp://4.bp.blogspot.com/_9V-jPiDmkp4/Sfhuas8v8oI/AAAAAAAAAAs/kj0sZlPruPI/s1600-h/ab2.JPG


10/30

Namun,jika satu atau lebih produk diambil,maka kesetimbangan akancenderung bergeser ke kanan (produk lebih banyak terbentuk (Prinsip Le

Chatelier) :

Pengambilan produk-produk yang dihasilkan (secara distilasi) dari reactive

zone untuk menggeser kesetimbangan ke arah produk merupakan prinsip

dari reactive distillation.
http://2.bp.blogspot.com/_9V-jPiDmkp4/Sfhuvs41buI/AAAAAAAAAA0/uUiypCMz5BM/s1600-h/ab3.JPG


11/30


12/30

Reaksi Reactive Distillation


13/30

Proses Reactive Distillation


14/30

Reaksi Reactive Distillation

REACTIVE ZONE


15/30

Jenis Reactive Distillation :

Homogen

Reactive Distillation yang homogen memiliki reaktan

dan katalis memiliki yang fasenya sama.Pada Reactive

Distillation homogen, kontak antara cairan dan uapdapat terjadi dalam multitray column ataupun di kolom

dengan susunan packing.

Heterogen

Reactive Distillation heterogen reactive distillation

adalah reactive distillation yang menggunakan katalisdengan beda fase.


16/30

Perbedaan Parameter Desain,Distilasi Konvensional vs. Reactive Distillation


17/30

1. Suhu dan Tekanan Operasi

Distilasi konvensional suhu dan tekanan hanya berpengaruh pada terjadinyaproses pemisahan atau tidak. Sementara pada reaktif distillation suhu dantekana berpengaruh pada reaksi kimia yang terjadi.

Suhu rendah yang memberikan volatilitas relatif tinggi dapat memperkecil laju

reaksi yang terjadi sehingga akan memerlukan holdup cairan yang sangat besar(atau jumlah katalis yang sangat banyak) untuk mencapai konversi yangdiinginkan.

Suhu yang tinggi dapat memberikan konstanta kesetimbangan yang kecil(untuk reaksi reversible eksotermis) yang membuat lebih sulit untukmendorong reaksi ke arah produk. Temperatur yang tinggi juga dapat

meningkatkan terjadinya reaksi samping yang tidak diinginkan. Sehingga,pemilihan tekanan dan suhu operasi optimum menjadi sangat penting dalammendesain reactive distillation.

Parameter Desain yang berbeda antara Reactive

Distillation dan Distilasi Konvensional :


18/30

2. Holdup cairan pada tray.

Desain ukuran distilasi konvensional tidak dipengaruhioleh holdup cairan pada tray karena desain diameterkolom ditentukan oleh laju aliran uap maksimal yangterhitung sesuai dengan tingkat pemisahan yangdiinginkan.

Desain reactive distillation, holdup cairan pada tray

sangat penting karena laju reaksi secara langsungbergantung pada holdup cairan (atau jumlah katalis)pada setiap tray reaktif. Sehingga, holdup cairan harusdiketahui sebelum kolom tersebut dirancang dansebelum diameter kolom diketahui. Akibatnya, prosedurdesain reactive distillation adalah secara iteratif.


19/30

3. Rasio umpan reaktan. Karena melibatkan reaksi kimia dan proses pemisahan,

maka kontrol rasio umpan reaktan yang masuk menjadi

hal yang penting dalam menjalankan proses reactive

distillation sehingga bisa mendapatkan produk dengan

kemurnian yang diinginkan.

Masalahnya adalah memasukkan umpan reaktan dengan

ratio yang akurat agar tidak ada reaktan berlebih yang

tersisa. Mungkin masalah akan terselesaikan dengan

mudah dengan cara mengatur ratio dari aliran dua

reaktan. Hal ini dapat dilakukan oleh simulasi komputer

tetapi sulit dilakukan dilapangan, karena akan selaluterjadi ketidakakuratan pada komposisi arus umpan

sebenarnya.


20/30

Kontrol dari system ini sangat mudah. Bila komponen umpan B

berlebih, maka dapat terakumulasi dalam reflux drum karena total

umpan B dalam kolom reaktif adalah tetap.


21/30

Keterbatasan, Kelebihan, dan

Kekurangan Reactive Distillation


22/30

Keterbatasan Reactive Distillation

Kecocokan Suhu

Keterbatasan prinsipnya adalah bahwa harus ada kecocokan dalam suhu

yang menguntungkan untuk reaksi dan suhu yang menguntungkan untuk

pemisahan. Karena reaksi dan pemisahan keduanya terjadi dalam satu

wadah tekanan tunggal.

Volatilitas yang Tidak Sesuai

Keterbatasan besar kedua untuk aplikasi distilasi reaktif adalah bahwa

relative volatilitas komponen harus sedemikian rupa sehingga reaktan

yang terkandung dalam kolom dan produk dapat dengan mudah dipisahkandari atas dan atau dari bawah.


23/30

Reaksi Lambat

Pembatasan lain untuk distilasi reaktif adalah

kebutuhan kecepatan untuk reaksi tertentu cukup besar.

Jika reaksi sangat lambat, wadah yang dibutuhkan

untuk menampung reaktan akan terlalu besar dan tidak

ekonomis.

Pembatasan Lain

Distilasi reaktif terbatas untuk reaksi fase cair, karena

ada sangat sedikit di holdup uap fase. Panas reaksi

harus secukupnya untuk mencegah perubahan fasa uap

dan cair yang melalui zona reaktif. Reaksi yang sangateksotermik bisa membuat seluruh traynya kering.


24/30

Kelebihan Reactive

Distillation Biaya operasi dan investasi yang lebih terjangkau karena

konfigurasi alat lebih sedikit dan konsumsi energi yang

lebih sedikit pula (memanfaatkan energi hasil reaksi).

Large hold-up (waktu tinggal lebih lama)

fleksibel dalam distribusi hold-up

Dapat diaplikasikan untuk katalis homogen dan heterogen

Kemudahan dalam penggantian katalis

Pengembangan dari skala laboratorium menuju skalaindustri relatif lebih sederhana

Limbah produk yang dihasilkan relatif lebih sedikit.

Potensi degradasi akibat kalor yang sedikit lebih kecil.


25/30

Kelemahan Reactive

Distillation Kondisi tidak optimal, karena desain kolom merupakan

kombinasi dari reaktor kimia dan kolom distilasi

Proses introduksi ke operator lebih sulit karena

dibutuhkan pemahaman interaksi uap-cair yangkompleks, kecepatan transfer massa dan difusi, dan

kinetika kimia

Untuk beberapa reaksi, rekasi samping memberikan

hasil lebih baik, yaitu kondisi dimana kolom umpan dan

zona reaksi dipisahkan. Hal ini dilakukan apabila kondisioptimal untuk reaksi dan distilasi tidak berbeda jauh.


26/30

APLIKASI DI INDUSTRI


27/30

Aplikasi di Industri

Eterifikasi : MTBE, ETBE, dan TAME

Esterifikasi : metil asetat dan ester lainnya

Hidrasi : etilen oksid menjadi etilen glikol

Hidrogenasi : pentadien, butadien, benzene

Klorinasi

Asetilasi

Oligomerisasi

Kondensasi


28/30

Penjelasan Proses Pembuatan MTBE

Proses distilasi reaktif untuk MTBE sudah di beri hak paten beberapa

dekade yang lalu, dan proses ini sudah di gunakan secara luas pada

industri minyak bumi. Banyak kolom reaktif yang telah dipasang di seluruh

dunia untuk menghasilkan MTBE, yang di campur ke dalam bensin. Proses

ini mungkin penerapan terbesar dari distilasi reaktif dalam hal jumlah

kolom dan total kapasitas produksi. Kolom distilasi reaktif pada dasarnya adalah sebuah sistem terner dengan

inerts. Reaksi fase cair reversibel adalah: isobutene + MeOH MTBE


29/30

Yang merupakan komponen berat adalah MTBE, yang meninggalkan kolom

distilasi reaktif dari bagian bawah menara. Umpan isobuten terkandung

dalam aliran campuran C4 dari bagian hulu unit. Aliran ini berisi sejumlah

C4 hidrokarbon lainnya karena sulitnya memisahkan berbagai komponen

dengan relatif volatiltas yang sangat mirip.

Setelah isobutana bereaksi, hasil pencampuran dari n-butana, metanol,

dan MTBE memiliki keseimbangan uap cair yang tidak ideal dengan dua

azeotrop biner. Pada tekanan 11 bar, yang merupakan tekanan operasi

kolom, titik didih komponen murni masing-masing adalah 76.1, 140.6, dan152,8 0C.

Dua azeotrop biner pada 11 bar adalah bersifat homogen dan minimum

boiling. Yang pertama adalah 89.3 mol% n-butene dan 10.7 mol% methanol

pada suhu 73.2 0C. Yang kedua adalah 42.3 mol% MTBE dan 57.7 mol%

methanol pada 132.40

C.


30/30

ADA PERTANYAAN??

Reactive Distill

Documents

Transcript of Reactive Distill